德州農(nóng)工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系的科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)新的方法來(lái)推進(jìn)再生醫(yī)學(xué)和癌癥治療領(lǐng)域。他們正在開(kāi)發(fā)一種二維納米片，該納米片比一束頭發(fā)小1,000倍。

副教授Akhilesh Gaharwar博士開(kāi)發(fā)了一種新型的2-D納米片，稱為二硫化鉬，它可以吸收近紅外(NIR)光并改變細(xì)胞行為。這些納米片是一類新興的材料，由于其獨(dú)特的形狀和尺寸而具有不同的物理和化學(xué)特性。近來(lái)，由于它們的光響應(yīng)能力，已經(jīng)研究了一些納米片用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。盡管潛力巨大，但Gaharwar的研究正在進(jìn)入新的領(lǐng)域，因?yàn)楹苌儆醒芯空{(diào)查它們的細(xì)胞相容性，而沒(méi)有研究探討其利用光調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的能力。

為了探索通過(guò)光控制細(xì)胞反應(yīng)的可能性，Gaharwar的研究小組合成了一種原子薄的納米片，可以吸收NIR光并將其轉(zhuǎn)化為熱量。與其他類型的光(包括紫外線和可見(jiàn)光)相比，NIR光可以穿透組織內(nèi)部的深處，并且可以用于刺激深部組織中的自然生物修復(fù)機(jī)制。

由于納米片的高表面積，它們可以粘在細(xì)胞的外膜上并將細(xì)胞信號(hào)傳遞到細(xì)胞核，從而控制其行為。一些納米片也被細(xì)胞吞噬，并且可以從內(nèi)部影響細(xì)胞功能。

加哈瓦爾說(shuō)：“光響應(yīng)性生物材料在開(kāi)發(fā)下一代無(wú)創(chuàng)，精確和可控制的醫(yī)療設(shè)備方面具有強(qiáng)大的潛力，該設(shè)備可用于一系列生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括藥物輸送，癌癥治療，再生醫(yī)學(xué)和3-D打印。”

最近，他的研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

Gaharwar的小組與德克薩斯A&M健康科學(xué)中心分子與細(xì)胞醫(yī)學(xué)系助理教授Irtisha Singh博士合作，使用了新一代測(cè)序技術(shù)來(lái)破譯光和/或納米片對(duì)人類基因調(diào)控的影響。細(xì)胞。將一個(gè)單元想象成一塊空白的畫布，將基因調(diào)控想象成將畫布變成獨(dú)特或有趣的顏料。對(duì)于干細(xì)胞，這意味著確定它們將是哪種細(xì)胞，例如肌肉，骨骼等。無(wú)論是光還是這些納米片，基因表達(dá)的輕微攪動(dòng)都會(huì)顯著影響這些細(xì)胞的功能，例如運(yùn)動(dòng)，繁殖和表達(dá)。

全局基因表達(dá)的細(xì)胞的輪廓表明，該納米片的光刺激可能對(duì)細(xì)胞遷移和傷口愈合一個(gè)顯著影響。他們證明了用納米片和光處理過(guò)的癌細(xì)胞無(wú)法自由移動(dòng)，這是個(gè)好消息。這很重要，因?yàn)榘┌Y會(huì)從一個(gè)組織轉(zhuǎn)移到另一個(gè)組織，從而在體內(nèi)擴(kuò)散。納米片和光的結(jié)合可以提供控制和調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和功能的新方法。

研究小組發(fā)現(xiàn)，納米片與細(xì)胞表面受體結(jié)合，該受體被稱為整合素，整合素是一種帶有糖的簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)。這些整聯(lián)蛋白通過(guò)向細(xì)胞提供有關(guān)其周圍環(huán)境的信息，在正常細(xì)胞功能中很重要。如果這些蛋白質(zhì)被納米片覆蓋，它們將無(wú)法告訴細(xì)胞移動(dòng)，從而有效地?zé)o限期地阻止細(xì)胞。